高層建筑垂直度全過程控制研究
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摘要:當(dāng)今社會，高層建筑越來越多，越來越高，確保工程質(zhì)量越來越重要。通過對高層建筑從基礎(chǔ)選擇、主體結(jié)構(gòu)施工到工程裝飾的全過程垂直度控制，表明高層建筑垂直度控制是非常必要的，也是完成高層建筑建設(shè)的關(guān)鍵指標(biāo)之一。
關(guān)鍵詞:高層建筑，測量，垂直度
城市建設(shè)日新月異，高層建筑越來越多，其投資大，施工工期長，且技術(shù)要求高，必須高度重視質(zhì)量控制。高層建筑層數(shù)多，高度高，使結(jié)構(gòu)的豎向偏差直接影響工程的受力情況［1］，因此高層建筑垂直度的控制就是非常重要的技術(shù)指標(biāo)，它關(guān)系到該建筑物能否正常使用，甚至影響建筑物的耐久性和安全性。在高層建筑的建設(shè)過程中，必須全過程做好垂直度的控制，在好的設(shè)計基礎(chǔ)上，樹立前一道工序是后一道工序的基礎(chǔ)，最終將高層建筑的垂直度控制在規(guī)定要求的范圍內(nèi)，具有非常重要的意義。
2高層建筑垂直度控制的基礎(chǔ)
2．1選擇合理的基礎(chǔ)形式和結(jié)構(gòu)體系
按照我國現(xiàn)行的基本建設(shè)程序，建筑物必須做好設(shè)計工作，特別是基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)設(shè)計，高層建筑更是如此。首先，地基與基礎(chǔ)設(shè)計要科學(xué)，設(shè)計人員應(yīng)充分與地質(zhì)勘察人員溝通選擇合理的基礎(chǔ)類型，充分考慮地下水位的影響，避免建筑物不均勻沉降。其次，合理選擇結(jié)構(gòu)體系，設(shè)計人員要結(jié)合工程特點，所處地的抗震設(shè)防等級及風(fēng)荷載情況，選擇適宜的結(jié)構(gòu)體系，避免構(gòu)件出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性［2］。設(shè)計完成后，還需經(jīng)過有資質(zhì)的審圖單位審核通過后，方可用于正式施工。
2．2控制好地基基礎(chǔ)的施工與驗收
建筑設(shè)計圖紙在工程開工前，需經(jīng)設(shè)計單位的技術(shù)交底和建設(shè)單位組織的各方圖紙會審。通過現(xiàn)場測量放線，按照從整體到局部的原則，進(jìn)行現(xiàn)場控制網(wǎng)的布設(shè)，確定建筑物的具體位置以及建筑物的軸線位置。經(jīng)相關(guān)單位驗線后，進(jìn)行基坑開挖。按規(guī)范要求，高層建筑基礎(chǔ)埋置深度不宜小于建筑物高度的1∶15，且樁基中樁身不計在埋置深度內(nèi)。因此，基坑開挖是比較深的，要做好可靠的邊坡防護(hù)。土方挖到設(shè)計深度后，要組織相關(guān)單位進(jìn)行基槽驗收，確認(rèn)符合地質(zhì)勘察報告后，可進(jìn)行樁基施工，樁基施工完成后，按規(guī)定抽取一定數(shù)量的樁進(jìn)行靜載壓力試驗，滿足設(shè)計要求方可進(jìn)行下一道工序施工。高層建筑一般都通過樁基的形式來加固地基，提高地基承載力，再設(shè)計合適的筏板基礎(chǔ)，并將其四周分層夯實回填土，防止建筑物的不均勻沉降，這是高層建筑垂直度控制的基礎(chǔ)。
3高層建筑主體結(jié)構(gòu)垂直度的控制
3．1高層建筑主體結(jié)構(gòu)垂直度的要求
在高層建筑施工測量中，垂直度測量比建筑平面測量和高程測量的精度要求高。根據(jù)我國高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的相關(guān)施工標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，高層建筑層間垂直度偏差不應(yīng)超過3mm;建筑物全高的垂直度測量允許偏差為:當(dāng)30m＜H≤60m(H為建筑物總高度)時，不大于10mm;當(dāng)60m＜H≤90m時，不大于15mm;當(dāng)90m＜H≤120m時，不大于20mm;當(dāng)120m＜H≤150m時，不大于20mm;當(dāng)H＞150m時，不大于30mm。針對如此高的要求，作為建設(shè)者必須分析清楚影響因素，制定合理措施，一定把高層建筑的垂直度偏差控制在規(guī)范數(shù)值以內(nèi)。
3．2高層建筑主體結(jié)構(gòu)垂直度測量的影響因素
我國規(guī)定超過10層的住宅建筑和超過24m高的公共建筑及綜合性建筑為高層建筑。其主體結(jié)構(gòu)垂直度測量的影響因素有:1)高層建筑會受風(fēng)力、日照、施工機械等環(huán)境影響產(chǎn)生一定的擺動，建筑越高這種影響越大。2)施工現(xiàn)場測量垂直度的儀器，其精度、準(zhǔn)確性和適用性，對垂直度的測量結(jié)果有很大的影響。3)高層建筑一般施工工期較長，期間主體結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生沉降、結(jié)構(gòu)構(gòu)件收縮等因素影響，會使垂直度的測量精度降低。4)測量人員的能力和責(zé)任心也是垂直度測量的關(guān)鍵因素。5)施工場地的開闊與否，對垂直度測量方法選擇有一定影響。
3．3高層建筑主體結(jié)構(gòu)垂直度測量的控制措施
現(xiàn)階段，高層建筑主體結(jié)構(gòu)垂直度測量通常采用激光鉛直儀在建筑物內(nèi)部施測的“內(nèi)控法”，有的還輔以經(jīng)緯儀“外控法”進(jìn)行復(fù)核。為把高層建筑的主體結(jié)構(gòu)垂直度測量工作做好，需采取必要的措施:1)工程開工前，制定合理可行的垂直度測量方案，選用素質(zhì)好、有能力、責(zé)任心強的測量人員，并配備測量復(fù)核人員，最大限度減少人為誤差。2)為減少現(xiàn)場風(fēng)力、溫度、日照、施工機械等因素影響，防止儀器精度引起的誤差，高層建筑的垂直度測量宜采用分段測量、分段控制，適當(dāng)加密投測點數(shù)(一般不宜少于四點)，并加強核驗。每次投測前，現(xiàn)場風(fēng)荷載不超0．4kPa，避免雨后投測，宜選在大氣環(huán)境穩(wěn)定的早上進(jìn)行，且時間基本固定。每次投測要利用照準(zhǔn)部的0°，90°，180°，270°，分別向上投測，在光靶板上得A1，A2，A3，A4四個點，若四點重合即得A點，若不重合，連接A1A3和A2A4，其交叉點是A點，即為該層的一個正式放線控制點。3)盡量使用精度高，性能好的測量儀器，這樣可減少投測的分段數(shù)，減少垂直度測量的誤差積累。并且對測量儀器及時進(jìn)行鑒定、校準(zhǔn)和標(biāo)定，且在標(biāo)定有效期內(nèi)使用。4)對用“內(nèi)控法”在樓層中需分段投測轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)點時，要求必須由不同的測量人員反復(fù)投測，閉合，逐漸平差，并經(jīng)校核，使新基準(zhǔn)層的各個新基準(zhǔn)點的距離，角度均準(zhǔn)確無誤［3］，減少甚至避免不同垂直測量段的誤差。5)在控制好主樓垂直度的同時，也要控制好施工電梯和施工塔吊的垂直度，認(rèn)真控制其附著點的安裝，以保證主體安全、順利施工。
3．4認(rèn)真落實測量成果保證結(jié)構(gòu)實體的垂直度
施工測量是聯(lián)系設(shè)計與施工的橋梁，是設(shè)計圖紙的內(nèi)容轉(zhuǎn)換為現(xiàn)實的必經(jīng)環(huán)節(jié)。通過認(rèn)真細(xì)心完成每層的軸線上引，墻、柱定位后，把實體構(gòu)件做好，才能真正控制好高層建筑的垂直度。
3．4．1做好結(jié)構(gòu)實體的鋼筋制作綁扎每一結(jié)構(gòu)層進(jìn)行放線時，下一層的墻、柱鋼筋都已經(jīng)伸出本結(jié)構(gòu)層，這就必須要求提前控制好鋼筋的位置，保證該層放線完成后，已伸出的鋼筋位置正確，鋼筋保護(hù)層厚度滿足，并保證本層鋼筋的合理搭接。在本層鋼筋綁扎時，墻體的S型拉筋按圖紙數(shù)量固定好，適當(dāng)增加內(nèi)撐塊，保證墻體截面尺寸，增加并固定好墻體鋼筋網(wǎng)片兩側(cè)的鋼筋墊塊，保證鋼筋的保護(hù)層，并在模板拼裝前焊好定位筋，在混凝土澆筑后未凝固前再把鋼筋按正確的位置進(jìn)行調(diào)整，這樣不僅保證結(jié)構(gòu)鋼筋的受力和耐久性，也是模板拼裝確保垂直度的前提。
3．4．2結(jié)構(gòu)實體模板垂直度的控制現(xiàn)在，建筑模板使用較多的是鋼木組合體系。經(jīng)審核認(rèn)可的模板支撐體系應(yīng)滿足施工需要的強度、剛度、穩(wěn)定性。模板支設(shè)前，必須把模板的內(nèi)外位置彈出明確的控制線，模板固定前，認(rèn)真校正模板的垂直度，并重點關(guān)注樓體四角的模板安裝，對此處模板外邊線進(jìn)行特別加固支撐，內(nèi)側(cè)增加斜撐、剪刀撐，增加其模板下部拉桿的螺帽數(shù)量，以防止脹模、偏模，此處也是高層建筑垂直度控制的關(guān)鍵。對整體模板施工還要建立專項監(jiān)控制度，復(fù)查模板安裝的關(guān)鍵部位和加固點，確保架體的穩(wěn)定性和墻、柱模板垂直度的穩(wěn)固性［4］。
3．4．3控制整體結(jié)構(gòu)的混凝土施工質(zhì)量好的模板體系是主體混凝土正常成型的保證。在混凝土澆筑過程中，必須對每一車混凝土的標(biāo)號、坍落度進(jìn)行憑證核驗，并現(xiàn)場留取試塊，安排專人全程跟蹤監(jiān)控，若發(fā)現(xiàn)模板的薄弱環(huán)節(jié)就及時補強。同時要避免對混凝土超振、漏振?；炷敛鹉r間要合理，并做好養(yǎng)護(hù)工作，保證混凝土成型質(zhì)量和強度，拆模后要對墻面垂直度進(jìn)行復(fù)測，如有偏差，及時處理。通過對主體結(jié)構(gòu)的鋼筋、模板、混凝土加強控制，把好的放線成果落實到結(jié)構(gòu)實體上，高層建筑主體的垂直度就能滿足規(guī)范要求。
4對高層建筑內(nèi)外裝飾的垂直度控制
控制好高層建筑主體結(jié)構(gòu)的垂直度，能保證結(jié)構(gòu)受力合理，使用安全。對高層建筑內(nèi)外裝飾的垂直度控制則是美觀，適用的要求。在室內(nèi)，普遍用紅外線儀器或垂直檢測尺檢查墻面的垂直度，重點控制墻體粉刷后陰角、陽角的橫平豎直，對陽角要在1．8m高的范圍內(nèi)使用強度高的水泥砂漿做護(hù)角，避免掉角。在室外，主體結(jié)構(gòu)的垂直度控制的好，可最大限度的節(jié)約外墻粉刷的工料費用，室外裝飾需要重點控制主樓的四個大角和外墻上突出的陽角的垂直度，控制外窗邊框線上下整體一致，通常做法是在樓體外墻面從樓頂?shù)綐堑讙焱ㄩL鋼絲線，用經(jīng)緯儀或紅外線儀器調(diào)整好垂直度后用釘固定好，控制外墻裝飾施工。高層建筑因其體量大、投資多，應(yīng)該具有城市景觀功能。因此，高層建筑裝飾階段垂直度控制更顯必要。
5結(jié)語
一棟高層建筑，投資大，受關(guān)注多，首先要有好的設(shè)計，在建設(shè)全過程中，堅持按基建程序施工，自始至終注重垂直度的控制，使工程質(zhì)量好，工程更安全，工程美觀適用。
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作者：王樹林 單位：河南工程學(xué)院基建處